水電是如何工作的

儘管水力發電正在迅速消失，但太陽能和風能等可再生能源正在迅速追趕，它仍然佔世界電力的最大份額。

水力發電在 20 世紀如此盛行，因其強度和豐富而贏得了“白煤”的綽號。

最初和最基本的能源生產方法是水力發電。

簡而言之，水力發電是通過落水或流動的水產生能量。 在河流上，修建水壩來發電。

然後渦輪機由水的連續流動轉動。

最受歡迎 再生能源 21世紀初的能源是水力發電，2019年佔世界總發電量的18%以上。

在“水電是如何工作的”中，我們來看看水電的工作原理。

什麼是水電？

水電是一種環境友好型能源 和可再生能源，通過使用水壩或導流結構來改變河流或其他水體的自然流動來發電。

水力發電，也稱為水力發電 電力 從由驅動的發電機 渦輪機 轉換荷蘭國際集團 潛在的能量 下降或快速流動的 水 加到 機械能.

水電的優勢

根據美國地質服務局 (USGS) 的說法，沒有一種能源生產可以提供完美的解決方案，但水力發電仍然可以提供多種好處。

資料來源：水電有哪些優點和缺點？ （太陽能網站）

1. 可再生能源的來源

因為它利用地球上的水來發電，所以水力發電被視為一種可再生資源。

當太陽照耀時，地球表面的水蒸發，形成雲層，最終以雨雪的形式返回地球。

由於我們無法用盡它，我們並不擔心它的價格因稀缺而上漲。

因此，水力發電廠經久耐用。 在其他情況下，原定使用 25 年的機器在使用後仍在使用 使用兩倍的時間.

2.清潔能源

許多“綠色”和“清潔”替代能源之一是水力發電。 水力發電不會污染環境。

水力發電設施在發電時不會向大氣中釋放任何有害或溫室氣體。

污染最嚴重的時期是在建發電廠的時候。

與煤炭、石油或天然氣相比，運行中的水力發電廠產生的溫室氣體更少，從而減少了氣候變化、酸雨和煙霧。

因為它不釋放空氣污染物，水力發電有助於改善我們呼吸的空氣質量。

此外，這些植物不會產生任何有害的副產品。

今天，水電的使用防止了相當於超過 4.5 萬桶石油的溫室氣體排放，這將加速全球變暖的速度。

3. 負擔得起的能源

儘管初始建設費用昂貴，但水力發電是一種具有成本效益的能源。

河水是一種不受市場波動影響的無限資源。

以化石燃料為基礎的能源（包括煤炭、石油和天然氣）的價格受到市場波動的極大影響，可能導致價格大幅上漲或下跌。

水力發電設施的平均壽命為 50 到 100 年，是一項長期投資，可以使後代受益。

它們還提供低得多的運營和維護費用，並且可以簡單地進行修改以滿足當今的技術要求。

4. 協助遠程社區發展

這些可再生能源設施不僅創造就業機會，還為當地人和企業提供清潔能源。

水力發電廠為需要電力的偏遠地區提供服務，這些發電廠還吸引了工業、商業、交通和其他重要的社區發展。

所有這些舉措都有助於改善當地經濟、獲得醫療保健和教育以及居民的整體生活質量。

EIA 聲稱，這種可靠且適應性強的電源增加了社區對其他開發人員的吸引力。

5. 娛樂機會

釣魚、划船和游泳都是在大壩後面形成的湖中可能的娛樂活動。

湖中的水可能用於灌溉。 大型水壩也成為遊客的熱門目的地。

水力發電設施可以儲存大量的水，以備不時之需，並在降雨稀少時用於灌溉。

能夠儲存水是有利的，因為它降低了我們對乾旱和洪水的敏感性，並保護水位不被耗盡。

6. 提振高峰需求

水力發電因其從零需求到峰值輸出的快速可靠的能力而受到美國地質調查局的稱讚。

與任何其他能源相比，生產商可以更快地將這種可再生能源轉化為電力並將其添加到電網中。

由於此功能，水電是適應不斷變化的消費者需求的最佳選擇。

7. 提供多功能能源解決方案

例如，水力發電提高了水和太陽能等其他可再生能源的可行性。

水力發電設施是太陽能和風能的理想補充，因為它們會根據氣候而波動。

因此，水電在未來具有巨大的潛力 只有可再生能源.

水電的缺點

水力發電廠有許多優點，但與任何能源一樣，必須明智地開發和使用它們，以盡量減少風險和缺點。

雖然這些缺點中的一些可能適用於幾乎任何能源工廠，但引水問題是水電所獨有的。

資料來源：水電的 5 個缺點（PMCAOnline）

1. 環境破壞

自然水流中斷會顯著影響環境和河流生態系統。

當食物短缺或繁殖季節開始時，某些魚類和其他野生動物通常會遷徙。

大壩的建設可能會阻塞它們的路線，阻止水流，從而導致河流沿岸的棲息地開始消失。

這甚至可能阻止動物接觸水，這可能會阻止魚類繁殖或導致魚類死亡。

由於水壩、河流流量的改變、街道的建設和電力線的安裝，水電的自然影響與自然界的中斷有關。

儘管很難研究這一過程並僅根據一個組成部分做出判斷，但水力發電廠可能會對魚類及其遷徙方式產生影響。

更多的客戶投資與虐待魚類有關，這表明​​許多人對這個話題有強烈的感受。

2. 大壩建設對環境的影響

儘管水電是一種可再生資源，但大壩建設所需的鋼材和混凝土的生產可能會產生溫室氣體排放。

全球沒有多少地方適合建廠。

此外，其中一些地點遠離大城市，在那裡可以最大限度地利用能源。

3. 高昂的初始資本支出

任何發電廠的建設都是困難且昂貴的，但水力發電廠確實需要一座大壩來阻止水流。

因此，它們比同等規模的化石燃料設施更昂貴。

由於地理、水下基礎以及建造所需材料等後勤困難，水力發電設施的建造成本極其昂貴。

唯一的好處是它完成後不需要太多的維護。

為了收回投資建設的資金，水電站仍需要運行相當長的時間。

4. 潛在的衝突

為了利用水資源，擁有豐富水力資源的國家經常在河流上修建水壩。

儘管這一行為值得稱道，但它可能會阻止自然水從一個方向流向另一個方向。

為了滿足希望在各個地區建造水壩的人們的需求，一個地方不需要的水被轉移到另一個地方。

但如果那裡缺水，就會引發戰爭，因此有必要阻止水流向大壩。

5. 可能導致乾旱

儘管水力發電是最可靠的可再生能源，但它依賴於特定地區的水供應。

因此， 乾旱 可能會對水電站的運行狀況產生重大影響。

能源和電力的總成本是根據水的可用性計算的。

乾旱會對人們獲取水的能力產生很大影響，因為它們會阻止他們獲得所需的能量。

隨著我們的地球因氣候變化而繼續升溫，這可能會發生 更常見.

6. 低海拔地區的洪水風險

當水壩建在高海拔地區時，生活在下游的社區面臨洪水氾濫的風險，這增加了 大壩釋放強大水流導致洪水的可能性.

儘管大壩的建設力度很大，但仍然存在危險。 這 板橋大壩潰決 是有記錄以來最大的水壩災難。

大壩因颱風帶來的過多降雨而破裂。 結果，有171,000人去世。

7. 二氧化碳和甲烷排放

大量的二氧化碳和甲烷從水力發電庫中釋放出來。

在靠近大壩的這些潮濕的地方，水下的植被開始腐爛和退化。

此外，植物會排放大量 碳和甲烷 當他們死去的時候。

8. 地質破壞

建造大型水壩會造成嚴重的地質危害。

美國胡佛水壩的建設，引發了 地震 並壓低附近的地球表面，是地質危害的一個典型例子。

9. 對當地水文的依賴

由於水力發電完全依賴於水流，因此環境的變化可能會影響這些大壩發電的成功程度。

例如，如果氣候變化降低了特定地點的水流量，水電站大壩的生產力可能會低於預期。

例如，肯尼亞 66% 的能源需求由水力發電滿足。

肯尼亞長期以來一直受到干旱帶來的能源限制的影響，聲稱 國際河流，一個致力於保護世界河流的組織。

另一方面，由於氣候變化，一些地方現在面臨更大的洪水危險。

在這些情況下，大壩既可以防洪，又可以生產可再生能源。

水電是如何工作的？

水電是如何工作的

資料來源：水電站是如何工作的？ 簡史和基本力學（威卡博客——威卡美國）

改變河流或其他水體自然流動的水壩或其他建築被用來產生 水電，通常稱為水力發電。

為了產生能量，水力發電使用永久的、永無止境的水循環，它使用水作為燃料，不會留下任何廢物。

雖然有很多不同 各類水電站，它們總是由向下游移動的水的動能推動。

為了將這種動能轉化為電能，隨後可用於為建築物、企業和其他機構供電，水力發電使用渦輪機和發電機。

水電設施通常位於水源之上或附近，因為它們使用水來產生能量。

從流水中提取的能量取決於其體積和兩點之間的海拔變化或“水頭”。

可以產生的功率量隨著流量和壓頭的增加而增加。

在工廠層面，水通過管道（也稱為壓力水管）循環，該管道旋轉渦輪機的葉片，渦輪機的葉片旋轉發電機，從而產生能量。

這就是大多數傳統水電設施（包括抽水蓄能和徑流系統）的工作方式。

水力發電廠圖

水力發電廠的組成部分

水力發電廠的主要組成部分如下。

• 前艙和進氣結構
• 頭部競賽或進氣導管
• 彭斯托克
• 浪湧室
• 水輪機
• 動力房
• 尾水管和尾水

1. 前海灣和進氣結構

前灣，顧名思義，是進水口前較大的水域。 當壓力水管直接從水庫中取水時，水庫用作前灣。

當運河將水輸送到渦輪機時，渦輪機前面的運河部分會擴大以形成前灣。

為了給渦輪機供水，前灣臨時儲存水。 當水進入運河或水庫時，不能讓水流動。

為了管理水的流入，在進水口安裝了升降機。 為了阻止廢物、樹木等進入壓力管道，在閘門前放置了垃圾架。

此外，還可以使用耙子定期清理垃圾架。

2. 頭部競賽或進氣導管

它們將水從水庫輸送到渦輪機。 根據現場的情況，可以選擇明渠或壓力管道（壓力管道）。

壓力管道可以是大壩主體中的喇叭形進水通道、長鋼或混凝土管道，或者有時是在水庫和發電廠之間延伸幾公里的隧道。

壓力管道的坡度由現場條件決定，不遵循地球等高線。 水在電力管道中的移動速度比在明渠中的移動速度更快。

速度可以在 2.5 到 3 m/sec 之間變化，最高可達大約 60 米的頭部高度。

對於更高的磁頭，速度可能會更高。 有時，完全或部分使用明渠作為主要管道是可行的或具有成本效益的。

壓頭管道通常用於壓頭損失很大的低壓頭系統。 它可以將水引導至壓力管道或渦輪機。

明渠的好處是可用於導航或灌溉。

3. 壓力管

壓力管道充當大型傾斜管道，將水從水庫或進水結構輸送到渦輪機。

它們在一定的壓力下運行，因此突然關閉或打開閘門可能會導致水錘在壓力管上。

因此，除了壓力水管像普通管道這一事實外，這些都是為了承受水錘衝擊而製造的。

為了減輕這種壓力，長壓力管可以使用緩衝罐，短壓力管可以使用堅固的牆壁。

壓力鋼管使用鋼或鋼筋混凝土生產。 對於每個渦輪機，如果長度很短，則使用單獨的壓力鋼管。

同樣，如果長度很大，則使用單個大壓力管，並在末端將其分成分支。

4. 浪湧室

穩壓室，有時也稱為穩壓罐，是一個帶有頂部開口的氣缸，用於控制壓力鋼管的壓力。

它盡可能靠近發電廠，並與壓力管道相連。

每當發電廠拒絕來自壓力管道的水負荷時，穩壓罐中的水位就會升高並控制壓力管道中的壓力。

與此類似，當需求量大時，調壓罐會加快水流進入發電廠，從而導致水位下降。

當電廠的排放量一致時，穩壓罐的水位穩定。

調壓罐有多種品種，根據工廠的需要、壓力水管的長度等來選擇。

5. 水輪機

水輪機是一種將液壓能轉化為機械能的裝置，然後通過將渦輪機的軸連接到發電機，將機械能轉化為電能。

這種情況下的機制是，每當來自壓力管道的水在高壓下與圓形葉片或轉輪接觸時，發電機就會發電。

一般來說，兩種類型的水輪機是反作用力渦輪機和脈衝渦輪機。

速度渦輪機是脈衝渦輪機的另一個名稱。 脈衝渦輪機的一個例子是佩爾頓輪式渦輪機。

壓力渦輪是反作用渦輪的另一個名稱。 該組包括卡普蘭渦輪機和弗朗西斯渦輪機。

6. 動力屋

建立了一個被稱為“發電廠”的設施，以保護電氣和液壓機械。

通常，為發電廠建造的地基或下部結構支撐整個設備。

在為反作用渦輪機創建基礎時，一些設備，例如尾流管和渦殼，被固定在裡面。 因此，基礎是大規模建立的。

就上層建築而言，垂直渦輪機位於底層發電機下方。

此外，還提供臥式渦輪機。 一樓或夾層是控制室。

7. 吃水管和尾賽

尾座是指渦輪在脈衝輪的情況下排放到其中的通道，在反作用渦輪的情況下是通過導流管排放的通道。

吸入管，也稱為引流管，只是安裝在每個反應渦輪出口側的密封管。

它從渦輪轉輪的排放端開始，下降到地表以下0.5米的尾水位。

4 到 6 度的喇叭口通常應用於直尾水管，以逐漸減慢水流。

結論

隨著水力發電廠的工作原理被廣為人知，很高興知道像這樣複雜的東西是可再生的，可以持續使用 50-100 年。 真棒。

常見問題

水電是乾什麼用的？

水力發電用於通過將動能轉化為電能來發電，隨後可用於為建築物、企業和其他機構供電，水力發電在這些過程中使用渦輪機和發電機。

水電是可再生能源嗎？

是的，水電是一種可再生能源。 為什麼？ 由於水。 您可能會觀察到水是如何蒸發成雲層並以降水的形式返回地球表面的。 水循環不斷更新，可以反複使用發電。

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